[发明专利]同步实现畜禽粪便堆肥中氮磷保存和温室气体N2O减排的强制通风堆肥系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物处置和资源化技术领域，特别涉及畜禽粪便强制通风堆肥系统及其用于同步实现畜禽粪便堆肥中氮磷保存和温室气体N₂O减排的方法。

背景技术

随着经济发展，生活水平的提高，我国成为了世界上最大的肉、蛋生产国。近年来，我国集约化畜禽养殖场大量兴起，截至2002年，全行业产值的60％为集约化养殖场创造。同时，集约化养殖场排放大量粪便所引起的大气、水体和土壤污染等一系列环境问题也随之而来。好氧堆肥化技术作为利用微生物在一定条件下分解有机固体废弃物为腐殖质，使之达到无害化、资源化和稳定化的方法，广泛应用于畜禽粪便中氮磷营养元素的资源化回收利用，堆肥产品还田可改善土壤肥力(Wei Y.S.，Fan Y.B.，Wang M.J.，et al.Composting and compost application in China.Resources，Conservation and Recycling，2000，30(4)：277～300)。然而堆肥过程中畜禽粪便所含有机氮易于被微生物分解转化为氨气，同时在硝化反硝化过程中产生温室气体N₂O(据国际气候变化组织IPCC的报告，N₂O的增温潜势为CO₂的296倍，为京都议定书中规定进行控制的六大温室气体之一)，造成氮素损失量大，而堆肥产品农田施用时又存在因暴雨径流引起的磷流失情况，引发环境问题。随着畜禽粪便排放量的增加(至2007年，畜禽养殖业粪便产生量达2.43亿吨)，堆肥处理过程中氮磷保存的问题受到广泛关注，主要包括各种工艺参数的调控(如通风量及控制方式、初始C/N、含水率等)、调理剂的使用、化学添加剂以及微生物菌剂的添加。

已有的针对氮素保存同时降低水溶态磷含量的研究较少。通常通过添加镁盐或磷盐的化学试剂进行氮磷保存，但却未考虑温室气体(N₂O)的排放。因此，从减少环境污染和实现有机固废资源化利用出发，寻求化学试剂的替代材料，开发经济高效的具有三效合一(保氮、固磷和温室气体(N₂O)减排)的畜禽粪便堆肥技术，为我国畜禽粪便的无害化、减量化和资源化探索一条新途径。

发明内容

本发明的目的之一在于改进和完善当前畜禽粪便等有机固体废弃物处理及资源化技术，从而提供一种经济高效的具有同步实现畜禽粪便堆肥中氮磷保存和温室气体N₂O减排的强制通风堆肥系统。

本发明的目的之二在于采用富含金属盐的工业废弃物替代化学试剂的使用，并利用目的一的强制通风堆肥系统，从而提供一种同步实现畜禽粪便堆肥中氮磷保存和温室气体N₂O减排的方法。

本发明用来同步实现畜禽粪便堆肥中氮磷保存和温室气体N₂O减排的强制通风堆肥系统如图1所示；由独立的两部分组成，其一是强制通风堆肥反应器；其二是与堆肥反应器密闭连接的可拆卸的气体静态采集罩；包括强制通风堆肥反应器、空气夹套、气体静态采集罩、NH₃采样口、N₂O采样口、温湿度巡检仪、湿度传感器、温度传感器、时间继电器、空气增压泵、流量计、风室、第一测温点和第二测温点。

一穿孔板将一容器分割成上为所述的堆肥反应器(用于放置混合物料)，下为所述的风室；在所述的堆肥反应器的外部安装有所述的空气夹套(空气夹套用于增强反应器的保温效果)，在所述的堆肥反应器的顶部开有排气口；在所述的堆肥反应器中设置有所述的第一测温点、所述的第二测温点及所述的湿度传感器；在所述的第一测温点及所述的第二测温点处设置的内置温度传感器的温度控制器、和所述的湿度传感器均通过导线与所述的温湿度巡检仪相连接。

在所述的堆肥反应器的上面密闭安装有一所述的气体静态采集罩，所述的堆肥反应器中的气体通过所述的排气口进入所述的密闭良好的气体静态采集罩，在气体静态采集罩上设置有所述的NH₃采样口及所述的N₂O采样口；所述的气体静态采集罩可拆卸。

在所述的穿孔板下方的所述的风室的一侧安装有通风管，该通风管经由所述的流量计与所述的空气增压泵的出气口连接；在所述的风室的底部安装有渗滤液导出管。

所述的空气增压泵的控制开关通过导线与所述的时间继电器相连接；空气增压泵由时间继电器控制开启和关闭的状态及时间，由流量计控制通气量的大小，由穿孔板控制通气的均匀性。